初三物理热机PPT讲稿.ppt

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1、初三物理热机课件第1页，共39页，编辑于2022年，星期五热机第2页，共39页，编辑于2022年，星期五1.1.热机的种类蒸气机蒸气机内燃机内燃机汽轮机汽轮机喷气发动机喷气发动机火箭等火箭等第3页，共39页，编辑于2022年，星期五内燃机内燃机：热机热机：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能：把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置的装置。燃料直接在发动机气缸内燃烧产生燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力动力 的热机的热机。常见的内燃机常见的内燃机：汽油机汽油机 柴油机柴油机第4页，共39页，编辑于2022年，星期五2.2.内燃机的构造内燃机的构造(1)(1)汽油机汽油机(2)(2)柴油机柴油机构

2、造构造工作原理工作原理汽油机完整工作过程汽油机完整工作过程构造构造工作原理工作原理第5页，共39页，编辑于2022年，星期五(1)(1)汽油机的构造汽油机的构造火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴第6页，共39页，编辑于2022年，星期五吸气吸气压缩压缩做功做功排气排气内燃机的内燃机的冲程冲程和和工作循环工作循环第7页，共39页，编辑于2022年，星期五(2)(2)汽油机工作原理汽油机工作原理吸气冲程吸气冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程第8页，共39页，编辑于2022年，星期五吸气冲程吸气冲程汽汽油油和和空空气气 进气门打开，排进气门打开，排

3、气门关闭。活塞由上气门关闭。活塞由上端向下端运动，端向下端运动，汽油汽油和空气组成的燃料混和空气组成的燃料混合物合物从进气门吸入气缸。从进气门吸入气缸。第9页，共39页，编辑于2022年，星期五压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升被压缩，压强增大，温度升高。高。机械能转化为内能。机械能转化为内能。第10页，共39页，编辑于2022年，星期五做功冲程做功冲程 在压缩冲程末尾，火花在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，燃烧，产生高温高压的燃气，推

4、动活塞向下运动，并通过推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。内能转化为机械能。第11页，共39页，编辑于2022年，星期五排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排进气门关闭，排气门打开，活塞向上气门打开，活塞向上运动，把废气排出气运动，把废气排出气缸。缸。第12页，共39页，编辑于2022年，星期五(3)(3)柴油机的构造柴油机的构造喷油嘴喷油嘴进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门气缸气缸曲轴曲轴第13页，共39页，编辑于2022年，星期五(4)(4)柴油机工作原理柴油机工作原理吸气冲程吸气冲程 压缩冲程压缩冲程 做功冲程做功冲程 排气冲程排气冲

5、程第14页，共39页，编辑于2022年，星期五吸气冲程吸气冲程空气 进气门打开，排气进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进下端运动，将空气吸进气缸。气缸。第15页，共39页，编辑于2022年，星期五压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活塞进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。油的着火点。机械能转化为内能。机械能转化为内能。第16页，共39页，编辑于2022年，星期五做功冲

6、程做功冲程 在压缩冲程末，从喷油嘴喷出在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。动曲轴转动。内能转化为机械能。内能转化为机械能。第17页，共39页，编辑于2022年，星期五排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门关闭，排气门进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。废气排出气缸。第18页，共39页，编辑于2022年，星期五一个工作循环：一个工作循环：活塞：往复两次。活塞：往复两次。曲轴：转动两周。曲轴：

7、转动两周。完成：四个冲程。完成：四个冲程。对外做功：一次。对外做功：一次。辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。辅助冲程：靠飞轮惯性来完成。第19页，共39页，编辑于2022年，星期五3.3.内燃机的应用内燃机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。型农业机械上面。(1)(1)汽油机的应用汽油机的应用(2)(2)柴油机的应用柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。第20页，共39页，编辑于2022年，星期五想想议议：想想议议：汽油机和柴油机

8、的工作过程有什么相同汽油机和柴油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？点，有什么不同点？第21页，共39页，编辑于2022年，星期五1基本构造和主要部件的作用相似。基本构造和主要部件的作用相似。2 每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。缩冲程、做功冲程、排气冲程。3 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。三个冲程靠飞轮惯性完成。4 一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。周，做功一次。相同点相同点第22页，共

9、39页，编辑于2022年，星期五不同点不同点1构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。气缸顶部有喷油嘴。2 燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。的燃料是柴油。3 吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。体，柴油机只吸进空气。4 点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属点火不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。压燃式点火。第23页，共39页，编辑于2022年，星期五二、燃料及其热值二、燃料及其热值 燃料的燃烧是一种化学反应

10、，燃烧过燃料的燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放，程中，储存在燃料中的化学能被释放，转变为内能。相同质量的不同燃料燃烧转变为内能。相同质量的不同燃料燃烧放出的热量是不同的。放出的热量是不同的。热值热值：指单位质量的某种物质完全燃：指单位质量的某种物质完全燃 烧所放出的热量。其符号是烧所放出的热量。其符号是q。热值单位：热值单位：J/kg,(J/m3)第24页，共39页，编辑于2022年，星期五三、燃料的热值：三、燃料的热值：一些燃料的热值一些燃料的热值一些燃料的热值一些燃料的热值 (7.18.8)10/(J10/(Jm)m)天然气天然气3.010/(J10/(Jkg)k

11、g)酒精酒精约约3.910/(J10/(Jkg)kg)煤气煤气3.410/(J10/(Jkg)kg)木炭木炭1.410/(J10/(Jkg)kg)氢氢3.010/(J10/(Jkg)kg)焦炭焦炭4.610/(J10/(Jkg)kg)汽油汽油约约3.410/(J10/(Jkg)kg)无烟煤无烟煤4.610/(J10/(Jkg)kg)煤油煤油约约2.910/(J10/(Jkg)kg)烟煤烟煤3.310/(J10/(Jkg)kg)柴油柴油约约1.210/(J10/(Jkg)kg)干木柴干木柴777777777877-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-3-3第25页，共39页，编辑于2022年

12、，星期五热值单位：热值单位：J/kg,(J/m3)P139一些燃料的热值一些燃料的热值。木炭的热值木炭的热值:3.4107J/kg物理意义物理意义:1千克木炭完全燃烧时放出的千克木炭完全燃烧时放出的热量是热量是3.4107J煤气的热值煤气的热值:3.9107J/m3物理意义物理意义:1立方米煤气完全燃烧时放出的立方米煤气完全燃烧时放出的热量是热量是3.9107J第26页，共39页，编辑于2022年，星期五计算热量公式：计算热量公式：Q放放=mq (即质量乘以热值即质量乘以热值)燃料燃烧释放的能量用来开动热机，这燃料燃烧释放的能量用来开动热机，这些能量不会全部用来做有用功。些能量不会全部用来做有

13、用功。第27页，共39页，编辑于2022年，星期五例题：把例题：把5kg40的水烧开，需要完全燃烧多少的水烧开，需要完全燃烧多少kg的干木柴？（已知干木柴的热值为的干木柴？（已知干木柴的热值为1.2107J/kg，外界为标准大气压，并且燃料完全，外界为标准大气压，并且燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收）燃烧放出的热量全部被水吸收）解解：Q吸吸=cm（t-t0）=4200J/(kg0C)5kg600C =1.26 106J；Q放放Q吸吸m1=Q放放/q=1.2106J/(1.2107J/kg)=0.1kg第28页，共39页，编辑于2022年，星期五废气带废气带走走机件发机件发热散失热散失机件摩机

14、件摩擦损失擦损失燃料燃烧燃料燃烧产生能量产生能量在热机的在热机的各种能量各种能量的损失中的损失中,废气带走废气带走的能量最的能量最多多.设法利用热机废气的能设法利用热机废气的能量，是提高燃料利用率量，是提高燃料利用率的重要措施。的重要措施。做有做有用功用功燃烧燃烧不完不完全全第29页，共39页，编辑于2022年，星期五热机效率：用来做有用功的那部分能热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。量与燃料完全燃烧放出的能量之比。蒸气机效率最低：蒸气机效率最低：6%15%；汽油机效率：汽油机效率：20%30%；柴油机效率：柴油机效率：30%45%。第30页，共39页，编辑于202

15、2年，星期五5 5、热机的效率热机的效率热机的效率热机的效率：热机所做的做有用功那和燃热机所做的做有用功那和燃料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。料完全燃烧放出的热量之比。叫热机的效率。燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后燃料的不完全燃烧、气缸部件吸热后的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦的热量散失、废气带走的热量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量损失的做功而消耗的能量，都是引起能量损失的原因。因此，提高热机效率，可提高燃料原因。因此，提高热机效率，可提高燃料的利用率。的利用率。第31页，共39页，编辑于2022年，星期五四、燃料的利用率：四、燃料的利用率：思考：思考：上例中小明烧水用了

16、上例中小明烧水用了1.5kg的烟煤，这些煤的烟煤，这些煤 完全燃烧放出的热量为完全燃烧放出的热量为4.05107J，实际放，实际放 出的热量是出的热量是4.05107J吗？为什么？水实际吗？为什么？水实际 吸收的热量呢？吸收的热量呢？水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。水实际吸收的热量，称为有效利用的热量。第32页，共39页，编辑于2022年，星期五四、燃料的利用率：四、燃料的利用率：1、炉子的效率：、炉子的效率：有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完有效利用的热量（水吸收的热量）与燃料完 全燃烧放出的热量之比。全燃烧放出的热量之比。公式：公式：=Q吸吸Q放放=cmtmq第33页，共39页，

17、编辑于2022年，星期五四、燃料的利用率：四、燃料的利用率：2、提高燃料利用率，节约能源、提高燃料利用率，节约能源1）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大）使煤充分燃烧：将煤磨成煤粒，加大 送风量。送风量。2）加大受热面积，减少烟气带走的热量：）加大受热面积，减少烟气带走的热量：第34页，共39页，编辑于2022年，星期五提高热机效率的途径和方法：提高热机效率的途径和方法：（l l）尽可能减少各种热损失，保证良尽可能减少各种热损失，保证良好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；好的润滑，减少因克服摩擦所消耗的能量；(2)(2)充分利用废气的能量，提高燃料的充分利用废气的能量，提高燃料的利用率，如利用

18、热电站废气来供热。这种既利用率，如利用热电站废气来供热。这种既供电又供热的热电站，比起一般火电站来，供电又供热的热电站，比起一般火电站来，燃料的利用率大大提高。燃料的利用率大大提高。第35页，共39页，编辑于2022年，星期五6.热机对环境的影响热机对环境的影响1.热机对大气的影响。热机对大气的影响。（1）产生有毒气体。）产生有毒气体。（2）产生大量二氧化碳，造成温室效应。）产生大量二氧化碳，造成温室效应。（3)产生粉尘。产生粉尘。2.热机产生噪音。热机产生噪音。第36页，共39页，编辑于2022年，星期五请你思考！请你思考！某汽油机飞轮转速为某汽油机飞轮转速为3000r/min3000r/m

19、in，那么，每秒钟，那么，每秒钟内完成内完成 个冲程，活塞往复个冲程，活塞往复 次，燃气推次，燃气推动活塞做功的次数为动活塞做功的次数为 次。次。3000r/min=50r/s 一个工作循环由四个冲程组成，曲轴旋转两周，活塞往一个工作循环由四个冲程组成，曲轴旋转两周，活塞往复两次，对外做功一次复两次，对外做功一次1005025第37页，共39页，编辑于2022年，星期五1.四冲程汽油机的工作过程由四冲程汽油机的工作过程由().().().()四个冲程组成的四个冲程组成的.2.四冲程汽油机四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是由机械能转化为内能的是()冲冲程程,做功冲程是做功冲程是()能转化为能转

20、化为()能能.3.汽油机吸入汽缸的是汽油机吸入汽缸的是(),点火方式是点火方式是().柴油柴油机吸入汽缸的是机吸入汽缸的是(),点火方式是点火方式是().4.某四冲程汽油机飞轮的转速是某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它则它每秒钟对外做功每秒钟对外做功()次次.课堂练习课堂练习:第38页，共39页，编辑于2022年，星期五 5、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？、压缩冲程混合气体内能增大的原因是什么？6、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？、做功冲程中，气体的内能如何转化？为什么被称为做功冲程？7、在吸气冲程、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？、在吸气冲程

21、、压缩冲程、排气冲程活塞为什么会运动？8、排气后，下一个工作过程是什么冲程？、排气后，下一个工作过程是什么冲程？9、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？、当燃油还没有燃烧做功的时候，活塞是怎样动起来的？答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高答：混合气体爆发性燃烧，化学能转变为内能；燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能压气体迅速膨胀，推动活塞运动，内能转变为机械能。答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能答：活塞压缩混合气体做功，机械能转变为混合气体的内能。答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、答：在做功冲程，飞轮获得足够的动能而高速转动，在吸气、压缩、排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。排气三个冲程中，活塞的运动都是靠飞轮的惯性来完成的。答：吸气冲程答：吸气冲程 答：通常是先接通了启动机答：通常是先接通了启动机(电动机电动机)，用启动机带动活塞动起来。也，用启动机带动活塞动起来。也可用手柄，可用手柄，人工摇动手柄带动活塞起动。手柄带动活塞起动。课堂练习:第39页，共39页，编辑于2022年，星期五